[发明专利]一种模拟鱼雷锚弹射式贯入安装及循环拉拔的试验装置

说明书

本发明涉及一种模拟鱼雷锚弹射式贯入安装及循环拉拔的试验装置，用于对鱼雷锚模型进行贯入安装和循环拉拔试验，试验装置包括支撑底座、模型箱、XY轴运动机构、鱼雷锚发射机构和鱼雷锚拉拔机构，XY轴运动机构安装在支撑底座上，鱼雷锚发射机构和鱼雷锚拉拔机构分别安装在XY轴运动机构上，模型箱设置在支撑底座的底部，位置与XY轴运动机构相对应，模型箱内填充有试验土体。与现有技术相比，本发明具有通用性好、模拟精度高、安全性高等优点。

技术领域

本发明涉及鱼雷锚模型试验技术领域，尤其是涉及一种模拟鱼雷锚弹射式贯入安装及循环拉拔的试验装置。

背景技术

近年来，面对日益严峻的环境问题和资源问题，世界各国都在寻求更加安全、清洁、可再生的能源。我国能源消耗中传统化石能源占比较大，能源利用效率低，浪费和污染大，因此发展新型清洁型能源尤为迫切。近二十年来，风电机组在全世界发展迅速，中国已经成为全世界风电装机容量最大的国家，其中建设海洋风电工程能充分利用丰富的风能资源。风电工程已经从陆地向浅海、由浅海向深海发展，目前漂浮式风电机组的相关研究正在如火如荼地开展。

漂浮式风电机组按照结构形式主要分为：桅杆式、半潜式和张力腿式，三种基础形式都需要锚泊基础以维持结构的稳定性。鱼雷锚(Torpedo Anchor)作为一种新概念锚，在1996年由巴西石油公司首次提出，并应用于海上油气平台的锚泊系统中。鱼雷锚具有锚泊能力强、便于制造和施工、成本低廉可回收等优势，因此得到了广泛的研究和应用。

为了研究鱼雷锚动力贯入和循环拉拔试验，为海上风电平台中的新型锚泊系统研究打下基础，针对鱼雷锚试验装置的研究在不断进行，现有技术中的鱼雷锚模拟试验装置，如《Deepwater dynamically installed anchors》中公开了一种应用于离心试验中的鱼雷锚贯入和加载装置以及《动力型鱼雷锚基本结构与特性》中公开了鱼雷锚模型的竖向循环拉拔试验设备，但以上设备均存在一定的缺陷和不足，前者需要借助离心机进行试验且入射速度不可控，后者只能进行加载试验，而无法进行动力贯入试验。而且两类装置均只能进行特定试验，通用性较差，适用范围窄。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种通用性好、模拟精度高、安全性高的模拟鱼雷锚弹射式贯入安装及循环拉拔的试验装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模拟鱼雷锚弹射式贯入安装及循环拉拔的试验装置，用于对鱼雷锚模型进行贯入安装和循环拉拔试验，所述的试验装置包括支撑底座、模型箱、XY轴运动机构、鱼雷锚发射机构和鱼雷锚拉拔机构；所述的XY轴运动机构安装在支撑底座上；所述的鱼雷锚发射机构和鱼雷锚拉拔机构分别安装在XY轴运动机构上；所述的模型箱设置在支撑底座的底部，位置与XY轴运动机构相对应；所述的模型箱内填充有试验土体。

优选地，所述的XY轴运动机构包括X轴可移动平台、X轴移动导轨、Y轴可移动平台、Y轴移动导轨和Y轴移动导轮；所述的Y轴移动导轨沿Y轴方向安装在支撑底座的顶部；所述的Y轴移动导轮安装在Y轴可移动平台的底部，Y轴可移动平台通过Y轴移动导轮与Y轴移动导轨滑动连接；所述的X轴移动导轨沿X轴方向安装在Y轴可移动平台上；所述的X轴可移动平台与X轴移动导轨滑动连接。

更加优选地，所述的XY轴运动机构设有X轴运动驱动机构和Y轴运动驱动机构；所述的X轴运动驱动机构和Y轴运动驱动机构分别与X轴可移动平台和Y轴可移动平台相连；所述的X轴运动驱动机构和Y轴运动驱动机构为伺服电机或伺服电缸。

更加优选地，所述的鱼雷锚发射机构包括发射台支架、发射台顶板、加载螺栓、发射套管、发射弹簧、发射板和定位销；

所述的发射台支架固定在X轴可移动平台上；所述的发射台顶板固定在发射台支架的顶部；所述的加载螺栓通过丝口穿过发射台顶板；所述的发射弹簧的一端与加载螺栓相连，另一端与发射板相连；所述的鱼雷锚模型安装在发射板上；所述的发射板通过定位销固定在发射套管上。